НБК "труба в трубе"

Тема выросла из обсуждения того, как течет брага внутри НБК при использовании различных насадок: [сообщение #11439890] .
Поскольку "труба в трубе" является боковым отростком, и напрямую не относится к теме той ветки, я подумал что лучше отделить ее.

Проверил сегодня на вчерашней коротенькой стеклянной колонне (L=480 мм, D=28 мм внутр.) два варианта "трубы в трубе" - см. Рис. Первый вариант - кварцевая заглушенная сверху (с "носиком") труба D=21-21,5 мм. Сверху воткнул немного путанки для центровки и для того, чтобы брага могла перескочить на внутреннюю стенку внешней трубы. Второй вариант - заглушенная нерж. труба D=20 мм, диаметра побольше не нашел, поэтому выпендрился - навил и приварил спираль из нерж. проволоки D=2 мм. Горизонтальные штырьки - приварены для центровки, из кусочков той же проволоки.Результат: первая конструкция выжимала спирт из браги очень хорошо: на довольно большой скорости (примерно 5-6 л/час), побольше даже, чем вчера на плоских тарелках. Мощность 2 кВт, отжатие до дельта Т=0,2-0,6С, крепость продукта 40%. Брага вся текла по стенке внешней трубы.Вторая трубка показала результат гораздо хуже, хотя брага текла и по наружней трубе, и по внутренней. На внутренней она собиралась в ручейки вдоль проволоки, которые быстро соскальзывали вниз. И наверное из-за этого при значительно меньшей подаче начинала ухудшаться степень отжатия. Приходилось подачу сокращать.Литокс, 17 Нояб. 11, 18:49

Это продолжение обсуждения из соседней ветки:

А ежели ... подогрев трубы или труба в трубе с неким распределителем браги на эту внутреннюю трубу?..Dr.Swine, 03 Дек. 11, 16:37

второй внутренней трубой увеличим площадь контакта. Только густую брагу по ее поверхностям неким образом размазать...Dr.Swine, 03 Дек. 11, 16:56

Я видел на стеклянной колонке, что брага легко перескакивает на внутреннюю стенку наружной трубы. Это для нее естественно. По поверхности внутренней трубы она почему-то течь не очень любит. Как ее заставить - пока я не знаю. Может быть это и не так сложно, но нужно придумывать варианты распределительных устройств и пробовать, наблюдая за процессомЛитокс, 03 Дек. 11, 17:12

Осталось ещё вращать внутреннюю трубу и получится роторная колонна, как в этой книжке.

Сделал я себе распределитель потока флегмы (Рис.1): надевая затычки, могу лить либо в центр, на внутреннюю трубу (трубка 1), либо на стенку внешней трубы (2), либо и туда, и туда одновременно. Заодно решил сделать внутреннюю трубу подогреваемой изнутри: пар сначала идет вверх, потом возвращается вниз, и только потом снова идет вверх по рабочему зазору.
На Рис. 2 нарисована нижняя часть колонны.

Внутренний диаметр наружной трубы - 37 мм
Диаметр внутренней трубы - 30 мм (кольцевой зазор получается шириной 3,5 мм)
Длина колонны 1000 мм

Качество очень силно зависит от зазора между трубами и подводимой мощности.
В колонах зазор между трубами маленький - на всидку до 1,5-2 мм (источник не помню), и именно от него завиит эффективность колонн (хотя в Креле указаны ширина кольшевого зазора 4 мм - стр 338).

В таком виде НБК стала до смешного похожа на растянутый по вертикали аппарат из банок от огурцов и горошка "нанопрофессора": [сообщение #11449437] . Ну, если быть более точным, то его нано-аппарат представляет собой НБК, сплющенную до размеров консервной банки.
Я ее немного погонял, получил пока качественную картину. Результаты можно было бы и в той  ветке выложить, но уж больно она зафлужена, противно. Буду здесь писать

Чтобы небыл похож надо вращать. Только вращать батенька.

Вот нашел в архивах

Сначала я решил заткнуть трубку 2 и лить брагу только по трубке 1.
Сразу возник вопрос: если водяной пар греет внутреннюю трубу и через нее передает тепло текущей браге, то он должен частично конденсироваться еще до того, как он поступит в рабочий зазор. То есть, дойдя до низа, он частично перейдет в жидкую фазу и стечет на дно, частично войдет в рабочий зазор - и с какой температурой? Не будет ли он переохлажденным, на манер того, как мы наблюдаем пар из носика чайника? И какую тогда температуру будет показывать нижний термометр? Другими словами, брага может быть отжата от спирта на 100%, а температура внизу будет не 100С, а ниже. Возникает проблема контроля за степенью отжатия.

Кстати, за счет конденсации воды еще до прямого контакта с брагой, крепость полученного дистиллята должна бы получиться более высокой, чем при обычной подаче пара - меньше воды попадет в продукт.

Я ее немного погонял........... Буду здесь писатьЛитокс, 21 Дек. 11, 13:40

Ждем Литокс!

Уже много веток о НБК, можеть новый (под)раздел в "Оборудование для перегонки и ректификации" нужен?

Посещала и меня такая идея, труба в трубе и внутренняя труба подогревается. А дальше различия.
1, ТЭН стоит прямо во внутренней трубе, уровень воды постоянен (уточнять не буду)
2. На внутреннюю трубу (ПГ) припаяна распиленная вдоль на три части нержавая гофра. Которая припаивается по нисходящей спирали.По этой спирали (она получается лотком) и стекает брага, которая одним (боком) прижимается к горячей внутренней трубке, а сверху её подгоняет горячий пар. Выход пара на холодильник снизу, чуть выше выхода барды.
Размеры примерно   D 150мм  L 400mm

Литокс а не будеть ли нарушен температурный градиент коллоны (снизу тепло-вверх холодно), эсли тепло в верхней части идет?

Если в двух словах, то качественно результат получается примерно такой же, как и при обычном варианте подачи пара: лью через трубку 1, поток где-то наверное литров 6-8/час (на глаз), мощность 2 кВт (индукцией, это меньше чем 2 кВт ТЭНом), увеличиваю поток - температура внизу падает, уменьшаю поток - растет. СС отгоняется нормально: если лить разбавленный самогон в качестве браги, то получаю в отборе 40% спирт, на более липкой браге (настоящей) - сразу 58% при той же примерно скорости подачи. Причины этого мы разбирали уже, не буду повторяться. Никаких особых аномалий я не заметил. И спирт пахнет по-обычному, и барда тоже. Не знаю, что там нано-проф. себе нафантазировал по этому поводу. Подключение предварительного нагрева браги через верхний теплообменник тоже ничего особенного не дало, скорость подачи смог увеличить - всё как обычно.

В общем, открыл я дополнительную трубку 2 и стал лить брагу с них обеих. Об этом завтра напишу, надо камеру взять - видео снять для наглядности

Литокс а не будеть ли нарушен температурный градиент коллоны (снизу тепло-вверх холодно), эсли тепло в верхней части идет?c2h5oh_96, 21 Дек. 11, 15:23

С градиентами там черт ногу сломит: сверху самый горячий пар греет через стенку, но и холодная брага льется, всё охлаждает. Думаю, что это на самом деле неважно. Ведь у нас процесс принципиально неравновесный. И дополнительное тепло в верхней части ничему помешать не может

Жду я, Литокс, результаты и твоего анализа.
Спасибо тебе за твои ветки о НБК!

Можеть из трубки №2 барда в полукольцо (половинка тора) и от туда переливом, чтобы по всю поверхность внешней трубы?

Эсли результаты положительные, этот твой вариант (мне кажется), более технологичен в изготовлении.

Оказывается человек перешел от слов к делу!! Респект и уважуха!! Конструкция твоя не работает в пленочном режиме: зазор между рабочим элементом и стенкой должен быть меньше. Профессор не зря утверждает 1 мм. это примерно оптимальная величина при которой может обеспечиться термодиффузия, ко всему: при достаточно высокой скорости пара - чем выше скорость - тем тоньше и ровнее пленка есь смысл утилизировать пар на пользу например: греть брагу холодильником (нагревателем?) Димрота. Чтобы система была самодостаточной - есть смысл установить в узел подачи термостат, который бы регулировал подачу браги в оптимальных параметрах температуры, которые исходя из путаных объяснений профессора должны быть несколько выше температуры кипения спирта и по возможности максимально ниже температуры кипения воды - 85-87 градусов будет достаточно, но если объем рабочей зоны большой - то это позволит работать апарату и на более низких температурах подачи браги, но тогда уменьшиться полезная мощность рабочей зоны аппарата. Чтобы в аппарате не было, не нужного кипения и испарения воды из браги, в ПГ можно заливать воду разбавленную спиртом, чтобы температура кипения в ПГ была 98-99*. Может мои замечания и рекомендации помогут в доводке и выводе на более эффективный режим, уже работающего твоего аппарата??  

из путаных объяснений профессора должны быть несколько выше температуры кипения спирта и по возможности максимально ниже температуры кипения воды - 85-87 градусов будет достаточно,ондрей, 21 Дек. 11, 20:55

Теориетически, если температура кипения спирта - 78.15 градусов - то брагу можно подавать с температурой 78,16 градусов - спирт будет диффундировать  в более нагретый пар, который движется вдоль поверхности пленки - энергии, которую дает дельта 0.01 градус в теории достаточно. Если таких условий добиться на практике - то спирт будет ректификат, но с головами, так как головы кипят раньше спирта. Но теория предпологает, а практика распологает - этих условий в реале не добится...

ондрей, не позволяй забивать свою голову всякой чушью. Приходится упоминать нанопрофессора чаще, чем хотелось бы.

Конструкция твоя не работает в пленочном режиме: зазор между рабочим элементом и стенкой должен быть меньше. Профессор не зря утверждает 1 мм.ондрей, 21 Дек. 11, 20:55

Толщина пленки жидкости, стекающей по стенке, от величны зазора не зависит. Плёнке на зазор вообще наплевать. А зависит она в основном от вязкости жидкости, от температуры, от равномерности слоя, и от того - имеется ли достаточная площадь поверхности, чтобы по ней размазаться. Чтобы в реальном аппарате посчитать более-менее точно эту толщину, нужно взять объемную скорость потока (в мл/сек), взять линейную скорость в см/сек (я ее глазами видел в стекле) и площадь рабочей поверхности в см2.

Например, пусть у нас объемная скорость 7,2 л/час = 2 мл/сек
Пусть жидкость растекается по цилиндру диаметром 3 см и течет со скоростью 20 см/сек (на глаз скорость примерно такая).
Тогда за 1 секунду каждые 2 мл будут пробегать по суммарной площади 3,14 х 3 х 20 = 200 см2, то есть толщина пленки будет в 200 раз меньше, чем 2 см (для воды), = 0,1 мм = 100 мкм

Как видим, зазор с кожухом в 1 мм сюда никаким боком не относится. Если бы зазор был слишком узким, то жидкости ничего бы не оставалось, как перепрыгивать через него, и течь туда, куда есть возможность течь. Не думаешь же ты, что она фантастическим образом увеличила бы скорость своего движения вниз по стенке, чтобы стать тоньше?

Теперь по поводу "тонкопленочности". Тут профессор тоже задурил вам голову. Послушай: львиная доля всех конструкций НБК имеет дело а) с тонкопленочным испарением, б) в принципиально неравновесных условиях. Не с кипением, а именно с испарением из тонких пленок. Первые НБК - Селянина и Руди - были сделаны из РК, и брага там стекала по мочалкам или СПН: [сообщение #7188]
[Победа разума над сараспариллой или бражная колонна непрерывного действия]
Большая суммарная площадь насадки, плюс травление поверхности, как раз и предназначены для того, чтобы флегма (или, в данном случае, брага) двигалась в виде пленки. Что и происходит в действительности. А неравновесность заключается в том, что испарившийся спирт постоянно уносится паром, а в новых порциях пара спирта снова нет, поэтому градиент его концентрации между жидкой и газовой фазами всегда сохраняется.

"Ромашки" Сергея 1972 не имели большой поверхности, но позволяли разбивать брагу во вращающуюся пену, наподобие
мелких мыльных пузырей. Сплошной жидкой фазы там нет, если конечно не нарушен нормальный режим работы.Спирт испаряется из стенок пузыря микронной толщины - внутрь и наружу.

Следующие насадки: - "крупная СЦН", "пучок шампуров" ( [Насадки для НБК]  ),
- "сплошные диски", "труба в трубе" ( [Колонна бражная непрерывная малая (серия ХД-1М и ХД/4)] )
тоже размазывали жидкость до пленочного состояния. Собственно говоря, исключение составляют только барботажные режимы в крупно-пузырьковом варианте, где есть жидкая фаза и пузыри пара. Но это уже практически захлеб, и никто так не работает.

Почему Нан решил, что он первым на форуме додумался до тонких пленок и до неравновесного процесса, я не знаю. Ему сразу про это сказали, но он никого не слышал, сравнивая свои банки почему-то с РК и тыча всем в морду квази-равновесным характером испарения-конденсации в РК. Еще о кипении каком-то талдычил.

И еще одно замечание - по поводу этих фантазий, что при 78 С спирт весь испарится, а вода вся останется и т.д. Чушь эта повторяется снова и снова. Вроде бы уже сто раз было говорено, что двух- и многокомпонентные растворы кипят не так, как каждое индивидуальное вещество в отдельности. И на температурном графике нет никаких ступенек.
Но это относится не только к кипению, но и к любому испарению из жидкой фазы, пусть и при более низких температурах. Не хочется вдаваться в теорию и подробности, но неужели не убеждает пример холодной перегонки браги, описанный на форуме? И при 50С, и при 40С, и вообще при любой температуре, в отгоне есть и спирт, и вода, и сивуха. А что, если испарять из пленки, что-то должно принциально измениться? Да нет, конечно. Дело ведь не в пленках, а в том, что в многокомпонентном растворе молекулы разного сорта взаимодействуют друг с другом, образуют межмолекулярные связи. Молекула спирта цепляется за молекулы воды, и из водного раствора спирту вырваться труднее. И так далее, не буду продолжать разжевывать.

Толщина пленки жидкости, стекающей по стенке, от величны зазора не зависит. Плёнке на зазор вообще наплевать. А зависит она в основном от вязкости жидкости, от температуры, от равномерности слоя, и от того - имеется ли достаточная площадь поверхности, чтобы по ней размазаться. Чтобы в реальном аппарате посчитать более-менее точно эту толщину, нужно взять объемную скорость потока (в мл/сек), взять линейную скорость в см/сек (я ее глазами видел в стекле) и площадь рабочей поверхности в см2.Литокс, 22 Дек. 11, 06:01

Согласен с утверждением, но еще один фактор надо учитывать - скорость потока пара над это пленкой, а он напрямую зависит от зазора и расхода пара в единицу времени. Площадь сечения щели - Х , расход пара - С, Х умножили на 3, во солько увеличится - С ?? Пленкой рулит смачиваемость, а поверхностное натяжение стараеться собрать пленку в ручей...